KR20060082106A

KR20060082106A - 액정 배향재 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20060082106A
Application number: KR1020050002545A
Authority: KR
Inventors: 김연규; 이계헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-14

Abstract

본 발명은, 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나의 상부에 형성되어 있는 배향막 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지며 무수물(anhydride)의 말단기를 포함하는 중합체를 포함하는 액정 배향재로 이루어지는 액정 표시 장치를 제공한다.

폴리이미드, 배향막, 아민기, 에폭시 화합물

Description

액정 배향재 및 액정 표시 장치{ALIGNMENT MATERIAL AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 대향 표시판의 배치도이고,

도 3은 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 표시판 및 도 2에 도시된 대향 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 4는 도 3의 IV-IV'선에 따라 자른 액정 표시 장치의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3: 액정층 310: 액정 분자

11, 21: 배향막 80, 86: 연결 부재

81, 82, 84, 89a-89c: 접촉 보조 부재

83: 유지 전극선 연결 다리 280-285: 돌기

87: 차폐 전극 연결선 88: 차폐 전극

91-95b, 191-197b, 71-75b, 271-278b: 절개부

100, 200: 표시판 110, 210: 절연 기판

121, 129: 게이트선 124: 게이트 전극

122, 172a, 172b: 전압 공급선 128, 178a, 178b: 입력부

131: 유지 전극선 133a-133c, 135: 유지 전극

140: 게이트 절연막 151, 154: 반도체

161, 163, 165: 저항성 접촉 부재

171, 179: 데이터선 173: 소스 전극

175: 드레인 전극 180: 보호막

181-189c: 접촉 구멍 190: 화소 전극

220: 차광 부재 230R,230G, 230B: 색필터

250: 덮개막 270: 공통 전극

본 발명은 액정 배향재 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배향막의 불량을 방지할 수 있는 액정 배향재 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표 시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 제1 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 제1 표시판에 대향하는 제2 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조가 주류이다.

이러한 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 제1 표시판에 형성되어 있는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor)를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 표시판에 각각 형성한다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다.

상기 화소 전극의 상부에는 액정을 어느 일방향으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되어 있다. 배향막은 일반적으로 폴리이미드(polyimide)로 이루어진다.

그런데, 폴리이미드는 내화학성이 약하여 하부의 화소 전극 패터닝시 사용한 화학액의 잔류물에 의하여 불량을 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 배향막의 불량을 방지할 수 있는 액정 배향재 및 상기 액정 배향재로 이루어진 배향막을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 배향재는, 폴리이미드 및 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 액정 배향재는, 이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지며 무수물(anhydride)의 말단기를 가지는 중합체를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나의 상부에 형성되어 있는 배향막 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 폴리이미드 및 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 포함하는 액정 배향재로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나의 상부에 형성되어 있는 배향막 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며, 상기 배향막은 이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻 어지며 무수물(anhydride)의 말단기를 가지는 중합체를 포함하는 액정 배향재로 이루어진다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 공통 전극 표시판의 배치도이고, 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 표시판과 도 2에 도시한 공통 전극 표시판을 포함하는 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV'선에 따라 잘라 도시한 단면도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 이와 마 주보고 있는 공통 전극 표시판(200), 그리고 이들 사이에 개재되어 있으며 복수의 액정 분자(310)로 이루어진 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 도 1, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.

투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)과 복수의 유지 전극선(storage electrode lines)(131)이 형성되어 있다

게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고, 서로 분리되어 있으며 게이트 신호를 전달한다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(124)을 포함하며, 각 게이트선(121)의 한쪽 끝 부분은 외부 회로와의 연결을 위하여 넓은 면적으로 형성되어 있다.

각 유지 전극선(131)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있고 인접한 두 게이트선(121) 사이에 어느 한 쪽에 가깝게 배치되어 있다. 각 유지 전극선(131)은 복수의 가지(133a-133d) 집합과 이들을 연결하는 복수의 연결부(133e)를 포함한다.

하나의 가지 집합(133a-133d)은 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 이루며 서로 떨어져 있는 한 쌍의 세로 가지와 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)을 이루며 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b)을 연결하는 한 쌍의 사선 가지를 포함한다. 상세하게 설명하면, 제1 유지 전극(133a)은 유지 전극선(131)에 연결되어 있는 고정단과 돌출부를 가지는 자유단을 포함한다. 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)은 제1 유지 전극(133a)의 가운데 부근에서 제2 유지 전극(133b)의 위 끝과 아래 끝으로 각각 뻗어 있다.

연결부(133e)는 하나의 유지 전극(133a-133d) 집합의 제1 유지 전극(133a)과 그에 인접한 다른 유지 전극(133a-133d) 집합의 제2 유지 전극(133a)을 연결한다.

유지 전극선(131)에는 액정 표시 장치의 공통 전극 표시판(200)의 공통 전극(270)에 인가되는 공통 전압 등 소정의 전압이 인가된다. 각 유지 전극선(131)은 가로 방향으로 뻗은 한 쌍의 줄기선을 포함할 수 있다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이루어지는 것이 바람직하다. 게이트선(121)과 유지 전극선(131)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 두 도전막 중 하나는 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속 또는 구리 계열 금속으로 이루어진다. 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진다. 이러한 조합의 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 조합과 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 조합을 들 수 있다.

또한 게이트선(121)과 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 20 내지 80°이다.

게이트선(121)과 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiN_x) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.

반도체(151) 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위로 이루어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.

반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110)의 표면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30 내지 80°이다.

저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 이로부터 분리되어 있는 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 고립된 금속편(metal piece)(172)이 형성되어 있다.

데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 직교하며 데이터 전압을 전달한다. 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131) 및 연결부(133e)와 교차 하여 유지 전극선(131)의 인접한 가지 집합(133a-133d)의 제1 유지 전극(133a)과 제2 유지 전극(133b) 사이에 위치한다. 각 데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 장치와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)과 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다. 금속편(172)은 제1 유지 전극(133a)의 끝 부분 부근의 게이트선(121) 위에 위치한다.

데이터선(171)과 드레인 전극(175) 및 금속편(172)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 등 내화성 금속 및 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 저저항 도전막과 고접촉 특성 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 전술한 바와 같이 크롬 하부막과 알루미늄 상부막 조합과 알루미늄 하부막과 몰리브덴 상부막 조합의 이중막 구조 외에도 몰리브덴-알루미늄-몰리브덴 삼중막 구조를 들 수 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(172)도 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80°의 각도로 각각 경사져 있다.

저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한 다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 금속편(172) 위에는 제1 층간 절연막(801)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(801)은 이후에 형성되는 색필터(230R, 230G, 230B)의 안료가 반도체(151)로 유입되는 것을 방지한다.

제1 층간 절연막(801)은 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연물질, 또는 무기물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어질 수 있다.

제1 층간 절연막(801) 위에는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 형성되어 있다. 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 데이터선(171)에 의해 구획되는 화소 열을 따라 데이터선(171)과 나란한 방향으로 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)가 길게 뻗어 있으며, 화소 열에 교번하여 형성되어 있다.

여기서 적, 녹, 청색 컬러 필터(230R, 230G, 230B)는 외부 회로와 접합되는 게이트선(121) 또는 데이터선(171)의 끝부분에는 형성하지 않는다. 그리고, 이들 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 가장자리는 데이터선(171) 상부에서 중첩되어 있다. 이처럼 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 가장자리를 중첩하여 형성함으로써 화소 영역의 사이에서 누설되는 빛을 차단하는 기능을 가지며, 데이터선(171)의 상부에서는 적, 녹, 청색의 컬러 필터를 함께 중첩하여 배치할 수도 있다.

컬러 필터(230R, 230G, 230B) 상부에는 제2 층간 절연막(802)이 형성되어 있다. 제2 층간 절연막(802)은 아크릴계 화합물 따위로 이루어진 유기 물질로 이루어 진다. 또는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 하부 제2 층간 절연막(도시하지 않음)과 유기 물질로 이루어지는 상부 제2 층간 절연막(도시하지 않음)을 포함하는 이중층으로 형성될 수도 있다.

유기 물질로 이루어진 제2 층간 절연막(802)은 컬러 필터(230R, 230G, 230B)의 안료가 화소 전극(190)으로 유입되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 화소 전극(190)과의 정렬오차를 상쇄하여 크로스-토크(cross-talk)가 발생하는 것을 방지한다.

제1 및 제2 층간 절연막(801, 802)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 드레인 전극(175)의 넓은 끝 부분을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(182, 185)가 형성되어 있으며, 제1 및 제2 층간 절연막(801, 802)과 게이트 절연막(140)에는 유지 전극선(131)에서 제1 유지 전극(133a)의 고정단과 연결된 부분과 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 각각 노출하는 복수의 접촉구(183, 184)가 형성되어 있다.

제2 층간 절연막(802) 위에는 ITO 또는 IZO 따위의 물질로 이루어지는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190), 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82) 및 복수의 연결 다리(overpass)(194)가 형성되어 있다.

화소 전극(190)은 접촉구(185)를 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자(310)들의 배열을 결 정한다.

또한 화소 전극(190)과 공통 전극(270)은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage electrode)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 유지 전극(133a-133d)을 포함하는 유지 전극선(131)의 중첩에 의하여 만들어진다.

각 화소 전극(190)은 왼쪽 모퉁이에서 모따기되어 있으며(chamfered), 모따기된 빗변은 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이룬다.

화소 전극(190)은 하부 절개부(cutout)(191), 중앙 절개부(192) 및 상부 절개부(193)를 가지며, 화소 전극(190)은 이들 절개부(191-193)에 의하여 복수의 영역으로 분할된다. 절개부(191-193)는 화소 전극(190)을 이등분하는 가상의 가로선에 대하여 거의 반전 대칭(inversion symmetry)을 이루고 있다.

하부 및 상부 절개부(191, 193)는 대략 화소 전극(190)의 우하 및 우상 모퉁이 부근에서 왼쪽 변 중앙 부근으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제3 및 제4 유지 전극(133c, 133d)과 각각 중첩한다. 하부 및 상부 절개부(191, 193)는 가로 이등분선으로 나뉘는 화소 전극(190)의 하반부와 상반부에 각각 위치하고 있다. 하부 및 상부 절개부(191, 193)는 게이트선(121)에 대하여 약 45도의 각도를 이루며 서로 수직하게 뻗어 있다.

중앙 절개부(192)는 가로 이등분선을 따라 뻗으며 화소 전극(190)의 오른쪽 변 쪽에 입구를 가지고 있다. 중앙 절개부(192)의 입구는 하부 절개부(191)와 상부 절개부(193)에 각각 거의 평행한 한 쌍의 빗변을 가지고 있다.

따라서, 화소 전극(190)의 하반부는 하부 절개부(191)에 의하여 두 개의 구역(partition)으로 나누어지고, 상반부 또한 상부 절개부(193)에 의하여 두 개의 구역으로 분할된다. 이 때, 영역의 수효 또는 절개부의 수효는 화소의 크기, 화소 전극의 가로변과 세로 변의 길이 비, 액정층(3)의 종류나 특성 등 설계 요소에 따라서 달라진다.

접촉 보조 부재(82)는 접촉구(182)를 통하여 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(82)는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.

연결 다리(194)는 게이트선(121)을 가로 지르며, 접촉구(183, 184)를 통하여 게이트선(121)을 사이에 두고 마주보는 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 제1 유지 전극(133a)의 자유단 돌출부에 연결되어 있다. 연결 다리(194)는 금속편(172)과 중첩하며, 이들은 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 유지 전극(133a-133d)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(194) 및 금속편(172)과 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는 데 사용할 수 있다. 게이트선(121)을 수리할 때에는 게이트선(121)과 연결 다리(194)의 교차점을 레이저 조사하여 게이트선(121)과 연결 다리(194)를 전기적으로 연결함으로써 게이트선(121)과 유지 전극선(131)을 전기적으로 연결시킨다. 이 때 다리부 금속편(172)은 게이트선(121)과 유지 배선 연결 다리(194)의 전기적 연결을 강화하기 위하여 형성 한다.

그 다음, 도 2 내지 도 4를 참고로 하여, 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스라고 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있으며 차광 부재(220)는 화소 전극(190)과 마주보며 화소 전극(190)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(opening)를 가지고 있다. 이와는 달리 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수도 있다.

차광 부재(220) 위에는 유기 물질 따위로 이루어진 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다.

덮개막(250)의 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전체 따위로 이루어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

공통 전극(270)은 복수 벌의 절개부(271-273) 집합을 가진다.

한 벌의 절개부(271-273)는 하나의 화소 전극(190)과 마주 보며 하부 절개부(271), 중앙 절개부(272) 및 상부 절개부(193)를 포함한다. 절개부(271-273) 각각은 화소 전극(190)의 인접 절개부(191-193) 사이 또는 절개부(191, 193)와 화소 전극(190)의 빗변 사이에 배치되어 있다. 또한, 각 절개부(271-273)는 화소 전극(190)의 하부 절개부(191) 또는 상부 절개부(193)와 평행하게 뻗은 적어도 하나의 사선부를 포함하며, 서로 평행한 인접한 두 절개부(271-273, 191-193) 또는 그 사 선부, 빗변 및 화소 전극(190)의 빗변 중 인접한 둘 사이의 거리는 모두 실질적으로 같다.

하부 및 상부 절개부(271, 273) 각각은 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서 위쪽 또는 아래쪽 변을 향하여 뻗은 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 변을 따라 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 가로부 및 세로부를 포함한다.

중앙 절개부(272)는 대략 화소 전극(190)의 왼쪽 변에서부터 가로 이등분선을 따라 뻗은 중앙 가로부, 이 중앙 가로부의 끝에서 중앙 가로부와 빗각을 이루며 화소 전극(190)의 오른쪽 변을 향하여 뻗은 한 쌍의 사선부, 그리고 사선부의 각 끝에서부터 화소 전극(190)의 오른쪽 변을 따라 오른쪽 변과 중첩하면서 뻗으며 사선부와 둔각을 이루는 종단 세로부를 포함한다.

절개부(271-273)의 수효는 설계 요소에 따라 달라질 수 있으며, 차광 부재(220)가 절개부(271-273)와 중첩하여 절개부(271-273) 부근의 빛샘을 차단할 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 배향막(11, 21)이 도포되어 있다.

배향막(11, 21)은 폴리이미드(polyimide) 구조로 이루어져 있다.

본 발명에서는, 폴리이미드 구조로 이루어진 배향막(11, 21)이 외부 물질에 의하여 손상되는 것을 방지하기 위하여 다른 성분을 더 포함한다.

전술한 바와 같이, 표시판(100, 200)에는 유기 물질로 이루어진 제2 층간 절연막(802) 또는 덮개막(250)(이하, '유기막'이라 함)과 그 위에 ITO 또는 IZO 따위 로 이루어진 패터닝된 투명 전극이 형성되어 있다.

일반적으로, 투명 전극의 패터닝은, 투명 전극 위에 포토레지스트를 도포하는 단계, 포토레지스트를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 투명 전극을 식각하는 단계 및 포토레지스트 박리제(photoresist stripper)를 이용하여 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.

이 중, 마지막 단계인 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계는 일차 아민(primary amine) 또는 이차 아민(secondary amine)을 포함하는 포토레지스트 박리제를 이용한다. 이 경우, 포토레지스트 박리제는, 투명 전극 뿐만 아니라 패터닝된 투명 전극 사이로 노출되어 있는 유기막과 접촉하여 그 일부가 유기막으로 흡수된다.

그 다음, 투명 전극과 유기막 위에 롤코터법, 스핀코팅법 또는 인쇄법 등의 방법으로 폴리이미드를 도포한 후 베이크(bake)하는 경우, 유기막에 흡수되어 있는 포토레지스트 박리제의 성분이 배향막 측으로 탈기(degassing)된다.

이 경우, 포토레지스트 박리제 성분 중 일차 아민(primary amine) 또는 이차 아민(secondary amine)이 폴리이미드의 주쇄부(main chain)와 측쇄부(side chain)의 연결부인 에스테르기(ester group) 또는 아미드기(amide group)를 친핵성 공격(nucleophilic reaction)하여 폴리이미드 구조로부터 측쇄부를 이탈시킨다. 하기 반응식 (1)은 상기 메커니즘에 대하여 개략적으로 보여준다.

여기서, 일차 아민(-NH₂)은 포토레지스트 박리제의 말단기로서 친핵성 공격체로 작용하고, 이것이 폴리이미드 구조 중 에스테르기의 탄소를 친핵 공격하여 측쇄부를 이탈시킨다.

이로써, 폴리이미드 구조의 일부가 손상되어 배향 특성이 불량해진다.

본 발명에서는 이러한 손상을 방지하기 위하여, 배향막(11, 21)을 이루는 액정 배향재에 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 포함한다.

하기 반응식 (2)에서 보는 바와 같이, 에폭시 화합물은 폴리이미드 구조의 손상을 일으키는 일차 아민 또는 이차 아민과 선택적으로 반응하여 삼차 아민(tertiary amine) 구조로 전환시킨다. 이 경우, 삼차 아민은 일차 또는 이차 아민에 비하여 친핵성 공격성이 약하므로 폴리이미드로의 친핵성 반응을 감소시킬 수 있다.

상기 에폭시 화합물은 에폭시기(epoxy group)를 가지는 다양한 구조일 수 있다. 예컨대, 상기 반응식 (2)에서 R은 가지형 또는 고리형 알킬기일 수 있으며, 아미드기(amide group), 에스테르기(ester group), 에테르기(ether group), 설파이드기(sulfide group), 설폭시드기(sulfoxide group), 히드록시드기(hydroxide group), 할로겐화물기(halide group), 이미드기(imide group), 아자기(aza group), 아민기(amine group), 아조기(azo group), 알데히드기(aldehyde group), 카르복실기(carboxyl group), 무수물기(anhydride group) 및 우레아기(urea group)에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 에폭시 화합물은 1 내지 10개의 에폭시기를 가지는 구조가 바람직하다.

또 다른 방법으로, 본 발명에 따른 액정 배향재는 이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지며 무수물(anhydride)의 말단기를 가지는 중합체를 포함한다.

일반적으로, 액정 배향재의 주성분인 폴리이미드는 이무수물 및 디아민 화합물을 1:1로 공중합하여 얻어진다.

본 발명에서는 상기 폴리이미드 외에, 디아민 화합물과 디아민 화합물보다 많은 양의 이무수물을 공중합한 중합체를 포함한다. 일반적으로, 공중합시 어느 한 성분을 과량 사용하는 경우 중합체의 분자량은 급격히 감소하고 말단기는 과량사용한 성분의 구조를 가지게 되므로, 상기 중합체는 폴리이미드보다 적은 분자량을 가지며 무수물 구조의 말단기를 가진 중합체가 형성된다. 더욱이, 분자량이 작으므로 단위 질량당 많은 무수물을 함유한다.

말단기에 무수물 구조를 많이 포함할수록, 산소와 같이 친전자성 원자와 결합되어 있는 탄소에 친핵성 반응(nucleophilic reaction)이 유리하다. 하기 반응식 (3)에서는 상기 중합체와 일차 아민과의 친핵성 반응을 보여준다.

따라서, 상기 중합체는 폴리이미드의 주쇄부와 측쇄부의 연결부인 에스테르기 또는 아미드기에 비하여 일차 아민 또는 이차 아민에 의한 친핵성 공격이 용이한 구조를 가지므로, 폴리이미드로의 친핵성 공격을 감소시킬 수 있는 방해제 역할을 한다.

이 경우, 상기 중합체는 500 내지 10,000의 분자량 범위를 가지는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명에서는, 액정 배향재로서, 폴리이미드로의 친핵성 공격을 감소시킬수 있는 성분을 포함함으로써 배향막의 손상을 방지할 수 있다.

표시판(100, 200)의 바깥 면에는 편광판(12, 22)이 부착되어 있다. 두 편광판(12, 22)의 투과축은 직교하며 이중 한 투과축은 게이트선(121)에 대하여 나란하다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광판(12, 22) 중 하나가 생략될 수 있다.

액정 표시 장치는 또한 액정층(3)의 위상 지연을 보상하기 위한 적어도 하나의 지연 필름을 포함할 수 있다.

액정층(3)은 음의 유전율 이상성을 가지며 수직 배향되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우 액정층(3)의 액정 분자(310)는 전기장이 없을 때 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배열되어 있다.

도 3에 도시한 것처럼, 절개부(191-193, 271-273) 집합은 하나의 화소 전극(190)을 복수의 부영역(sub-area)로 나누며, 각 부영역은 평행하게 마주보는 한 쌍의 주변을 가지고 있다.

절개부(191-193, 271-273)는 전계가 인가되었을 때 액정층(3)의 액정 분자(310)가 기울어지는 방향을 제어한다. 이에 대하여 상세하게 설명한다.

공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하고 화소 전극(190)에 데이터 전압을 인가하면 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 실질적으로 수직인 전기장이 생성된다. 액정 분자(310)들은 이 전기장에 응답하여 그 장축이 전기장 방향과 수직이 되도록 배열하고자 한다.

전극(190, 270)의 절개부(191-193, 271-273)와 화소 전극(190)의 빗변은 전기장을 왜곡하여 수평 성분을 만들어내며, 이 수평 성분은 절개부(191-193, 271-273)의 변과 화소 전극(190)의 빗변에 평행하다. 그러므로 각 부영역 위의 액정 분자들은 이 수평 성분에 의하여 한정되는 방향으로 기울어지며, 이러한 경사 방향의 수평면 상에서의 분포는 크게 네 방향이 되고 이에 따라 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.

절개부(191-193, 271-273)의 너비는 약 9μm 내지 약 12 μm인 것이 바람직하다.

적어도 하나의 절개부(191-193, 271-273)는 돌기(도시하지 않음)나 함몰부(도시하지 않음)로 대체할 수 있다. 돌기는 무기물 또는 유기물로 만들어지며 전계 생성 전극(190, 270)의 아래 또는 위에 위치하고, 약 5㎛ 내지 약 10㎛의 너비를 가지는 것이 바람직하다.

절개부(191-193, 271-273)의 모양 및 배치는 변형될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기와 같이, 액정 배향재로서, 폴리이미드로의 친핵성 공격을 감소시킬 수 있는 성분을 포함함으로써 배향막의 손상을 방지할 수 있다.

Claims

폴리이미드, 및

일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 포함하는 액정 배향재.
제1항에서, 상기 에폭시 화합물은 아미드기(amide group), 에스테르기(ester group), 에테르기(ether group), 설파이드기(sulfide group), 설폭시드기(sulfoxide group), 히드록시드기(hydroxide group), 할로겐화물기(halide group), 이미드기(imide group), 아자기(aza group), 아민기(amine group), 아조기(azo group), 알데히드기(aldehyde group), 카르복실기(carboxyl group), 무수물기(anhydride group) 및 우레아기(urea group)에서 선택된 적어도 하나의 작용기를 가지는 액정 배향재.
이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지며, 무수물(anhydride)의 말단기를 가지는 중합체를 포함하는 액정 배향재.
제3항에서, 상기 중합체는 이무수물과 이무수물보다 적은 양의 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지는 액정 배향재.
제3항에서, 상기 중합체는 500 내지 10,000의 분자량을 가지는 액정 배향재.
제3항에서, 상기 액정 배향재는 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 더 포함하는 액정 배향재.
제1 기판,

제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,

상기 게이트선과 교차하는 데이터선,

상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,

상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,

상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,

상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극,

상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나의 상부에 형성되어 있는 배향막, 및

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며,

상기 배향막은 폴리이미드 및 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 포함하는 액정 배향재로 이루어지는 액정 표시 장치.
제1 기판,

제1 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,

상기 게이트선과 교차하는 데이터선,

상기 게이트선 및 상기 데이터선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터,

상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극,

상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판,

상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극,

상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 중 적어도 하나의 상부에 형성되어 있는 배향막, 및

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며,

상기 배향막은 이무수물(dianhydride) 및 디아민 화합물을 공중합하여 얻어지며, 무수물(anhydride)의 말단기를 가지는 중합체를 포함하는 액정 배향재로 이루어지는 액정 표시 장치.
제8항에서, 상기 액정 배향재는 일차 아민 또는 이차 아민과 반응하는 에폭시 화합물을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제7항 또는 제8항에서, 상기 화소 전극은 절개부를 가지는 액정 표시 장치.
제7항 또는 제8항에서, 상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지며 수직 배향되어 있는 액정 표시 장치.
제7항 또는 제8항에서, 상기 액정층의 액정 분자가 기울어지는 방향을 결정하는 경사 방향 결정 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제7항 또는 제8항에서, 상기 경사 방향 결정 부재는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 하나에 형성되어 있는 절개부 또는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 중 적어도 하나 위에 형성되어 있는 돌기를 포함하는 액정 표시 장치.
제7항 또는 제8항에서, 상기 화소 전극 하부에 컬러 필터를 더 포함하는 액정 표시 장치.
제14항에서, 상기 컬러 필터와 상기 화소 전극 사이에 유기 물질로 이루어진 절연막을 더 포함하는 액정 표시 장치.